İç İçe Geçmiş Ağ Yapılı Polimer Membranların Hazırlanması ve Gaz Ayırma Özelliklerinin İncelenmesi
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa, Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, Kimya Mühendisliği Anabilim Dalı Başkanlığı, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2020
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: Volkan Orhan Tekin
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): Ahmet Kaşgöz
Eş Danışman: Nevra Ercan
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:İklim değişikliği 21. yüzyılın başlıca küresel sorunlarından biridir. Dünya'nın ortak sorunu olan iklim değişikliğinin insan faaliyetleri sonucu açığa çıkan sera gazlarından kaynaklandığı bilinmektedir. Dünya sera gazı emisyonlarının yaklaşık %70'i enerji sektöründen kaynaklanmaktadır. Bu nedenle ilgili taraflar temiz olan gaz yakıtlara veya daha düşük karbonlu yakıtla-ra yönelmektedirler. Ayrıca karbon dioksitin yakalanması, depolanması ve tekrar kullanılması da hem enerji sektöründe hem de akademik araştırmalarda öne çıkan çalışma konusudur. Bu tez çalışmasında, daha temiz fosil yakıt olarak kabul edilen doğal gazda inert halde bulunan N2'nin ve yakıtların yanması kaynaklı açığa çıkan CO2'nin gaz karışımlarından ayrılması için iç içe geçmiş ağ yapılı (IPN) membranların hazırlanması ve gaz ayırma özelliklerinin incelenmesi amaçlanmıştır. Bu nedenle birçok gaz için düşük gaz geçirgenlik ve yüksek seçimlilik özelliğine sahip termoplastik poliimid (PI) ve polieterimid (PEI) esaslı yarı-IPN membranlar çözeltiden döküm yöntemi ile hazırlanmış, tüm IPN yapılarda dimetil amino etil metakrilat polimeri (PDMAEMA) yapıdaki ikinci polimer olarak kullanılmıştır. Tez çalışmasında çapraz bağlayıcı oranı (%1-5) ve IPN yapı içerisindeki ağırlıkça PDMAEMA oranı (%5-50) değişkenlik gösterecek şekilde IPN örnekler hazırlanarak tekli gaz (N2, CO2, CH4) geçirgenlik, seçimlilik, morfolojik (SEM), jel fraksiyon, termal (DMA) ve temas açısı özellikleri incelenmiştir. Hazırlanan yarı IPN membranların ölçülen tekli gaz geçirgenlik değerlerine bakıldığında, PI'in PEI'e göre daha yüksek gaz geçirgenlik değerlerine sahip olduğu, hem PI hem de PEI esaslı çapraz bağlayıcı oranı farklı (%1-%5) IPN membranlarda yapıya ağırlıkça sabit elastomerik yapılı PDMAEMA (%10) ilavesi ile geçirgenliklerin arttığı belirlenmiştir. Membranların gaz geçirgenliklerindeki en büyük artış yapıya amin gruplu PDMAEMA'nın ilavesi ile CO2 gazının çözünürlüğünün artışına bağlı olarak CO2 geçirgenliklerinde olduğu tespit edilmiştir. Ölçülen tekli gaz geçirgenlik sonuçlarına göre filmlerin hesaplanan ideal seçimlilik değerlerindeki artı-şın αCO2/CH4 ve α N2/CH4 için PDMAEMA'nın ağırlıkça %5 ve %10 kullanıldığı örneklerde en yüksek değerine ulaştığı belirlenmiştir. Hesaplanan gaz geçirgenlik sonuçlarından elde edilen seçimlilik değerlerine göre, en iyi seçim-lilik değerleri N2/CH4 gaz çifti için elde edilmiştir. Ağırlıkça sabit PDMAEMA içeren PI esaslı IPN seride N2/CH4 gaz çifti için en iyi seçimlilik değeri saf poliimide göre ~%95.9 artış (3,54 barrer) ile PIPDMAEMA10-4 IPN, sabit çapraz bağlı değişken PDMAEMA içeriğine sahip PI esaslı IPN serisinde ise ~% 92.6 artış ile PIPDMAEMA5-5 IPN membranda tespit edilmiştir. Değişken çapraz bağlı ve değişken PDMAEMA içeriğine sahip PEI esaslı IPN membran serilerinde PEIPDMAEMA10-5 IPN örneğinde CO2/CH4 gaz çifti için seçimlilik değerinin % 46.7 artış, N2/CH4 gaz çifti için ise % 52 artış gösterdiği tespit edilmiştir. Sonuç olarak, IPN filmler ile elde edilen geçirgenlik ve seçimlilik iyileşmeleri, IPN membranların farklı sektörlerde N2/CH4 ayırımında ve yüksek CO2 geçirgenlik gereken yerlerde kullanılabileceği, böylelikle iklim değişikliği ile mücadelede değerlendirilebileceği düşünülmektedir.